Первое знакомство
Мхи впервые появились на Земле более 350 млн. лет назад — намного раньше динозавров. Они входят в группу так называемых бриофитов, к которой принадлежат также менее знакомые нам печеночники и антоцеротовые.
Это, как правило, низкорослые растения, не более нескольких сантиметров в высоту, стелющиеся по земле. В подавляющем большинстве мхи не имеют специальных тканей, осуществляющих перенос питательных веществ и воды из одной части растения в другую. Нет у них и настоящих корней, стеблей и листьев. Так, «корни» мха предназначены лишь для удержания его на одном месте. Вода и
цветков, ни семян. Вместо этого обычно на верхушке растения появляются небольшие спороносные коробочки на длинных тонких ножках — так называемые спорогонии. Из спор вырастают растения, в которых образуются женские и мужские половые клетки — яйцеклетки и сперматозоиды. Оплодотворенные яйцеклетки, в свою очередь, дают начало новому поколению споро-образующих растений. Цикл включает в себя, таким образом, чередование полового и бесполого поколения (гаметофита и спорофита).
Среди других растений мохообразные, пожалуй, наименее известны большинству людей. Обычно их замечают как зеленый ковер, покрывающий почву или камни. И это не удивительно. Ведь мхи – наиболее мелкие из наземных растений, у них нет ни ярких цветов, ни вкусных плодов.
ато они играют очень важную экологическую роль, являясь пионерными видами на обнаженных субстратах. Почти все сукцессии (смены биоценозов) начинаются именно с моховых сообществ. Так, на сухих песках первым появляется мох из группы видов кукушкина льна – политрих волосоносный (Polytrichum piliferum), на влажном песке образует пионерное сообщество другой вид из той же группы – политрих общественный (Polytrichum commune). Именно его обычно называют «кукушкин лен». В открытых водоемах совместно с сосудистыми растениями обычно поселяются сфагновые и гипновые мхи, такие как сфагнум большой(Sphagnum majus), варнсторфия плавающая (Warnstorfia fluitans) и каллиергон гигантский(Calliergon giganteum). Этот перечень можно продолжать до бесконечности. Эти первые растительные сообщества изменяют среду обитания так, что она становится благоприятной для поселения других фитоценозов, закладывая начало для целого ряда смен, завершающихся лесным сообществом. Но не все мхи таковы. Многие из них являются эпифитами, произрастая, как правило, только на деревьях, другие приспособились к произрастанию на камнях.
Если вооружиться простой лупой, можно обнаружить огромное разнообразие облика этих растений – одни из них напоминают миниатюрную сосенку, другие елочку, третьи похожи на травы и даже на папоротники. Часто это можно сделать и без лупы – достаточно лишь наклониться пониже. Среди бриологов существует даже такое негласное правило: невозможно изучить флору мхов какого-либо места, не измазавши штаны на коленках. А для того, чтобы обнаружить некоторые наиболее мелкие виды бриолог должен на четвереньках обползать десятки и сотни квадратных метров.
О различиях между мхами и печеночниками
| Представители юнгерманниевых печеночников: 1 – Lejeunea ulicina, 2 – Riccia fluitans |
Морфология листостебельных мхов и печеночников различается настолько, что их невозможно спутать при определении. Вегетативное тело печеночников, в отличие от мхов, представляет собой таллом. По внешнему виду таллома печеночники делятся на две большие группы, имеющие в систематике ранг подкласса: маршанцевые (Marchantiidae) – с слоевищным талломом и юнгерманниевые (Jungermanniidae) – с талломом, надрезанным до такой степени, что он напоминает листостебельное растение. У мхов же гаметофит дифференцирован на стебель и листья. Однако, строение их совсем не такое, как у гомологичных структур сосудистых растений, поэтому строгое следование терминологии заставило ботаников назвать стебель мхов каулоидом, а листья – филлоидами. Однако эти термины не прижились в разговорном языке даже среди ученых, поэтому их продолжают называть традиционными терминами, имея в виду, что строение их уникальное. Может быть, это связано с тем, что внешний вид многих мхов очень напоминает в миниатюре некоторые сосудистые растения.
| Строение печеночных мхов |
Что же придает специфические черты стеблю и листьям мхов? Во-первых, слабая дифференциация стебля на ткани. У мхов он состоит из центрального цилиндра, заполненного паренхиматическими клетками, выполняющего как запасающую, так и проводящую функции. Центральный цилиндр окружен несколькими слоями склеренхимы, которая, в свою очередь, выполняет проводящую, механическую и защитную функции. Листья же мхов представляют собой пластинки из одного, реже – двух слоев клеток, с центральным тяжем, аналогичным жилке и не имеют устьиц.
Однако вернемся к сравнению мхов и печеночников. Классификация мхов основана на таких их особенностях, как внешний вид, наличие жилки в листьях, папилл на стенках клеток, характере края листа, дифференциации клеток в основании листа, форме стебля (цилиндрический или уплощенный), характере ветвления стебля и наличии листовых ризоидов. Печеночники же, как уже было сказано, в первую очередь делятся на слоевищные
называется листовой лопастью и имеет добавочную структуру, называемуюлопастинкой (lobula). Листовые лопасти на цилиндрическом талломе расположены в три ряда – два боковых и один снизу, там, где таллом прикрепляется к земле ризоидами. Эти нижние листья называются амфигастриями, или брюшными листьями. Клетки листа печеночников содержат масляные тельца, хорошо заметные у живых растений. Коробочка у печеночников устроена просто и отмирает сразу после высыпания спор. Она не имеет крышечки, как у настоящих мхов, а просто разрывается на четыре створки, когда споры созреют.
Клетки печеночного мха с масляными тельцами
Жизненные стратегии мохообразных
| Представитель антоцеротовых – Folioceros fuciformis |
Одной из наиболее сложных задач в современной биологии является выяснение способов существования организмов в окружающей среде, или жизненной стратегии. Довольно просто описать морфологию или изучить онтогенетические стадии. Но для выяснения жизненной стратегии требуются многолетние наблюдения, теоретические находки, в общем, требуется труд не одного поколения ученых. В последние годы в бриологии был сделан такой прорыв. Английские ученые предложили классификацию жизненных стратегий мохообразных. Правда, как и любая первоначальная гипотеза, она слишком схематична, множество видов не вписываются в нее полностью. Однако отточенность идеи – вопрос времени.
Итак, мохообразные делятся на следующие группы.
- «Беглецы»– группа видов, быстро заселяющих субстрат рассеянными дерновинками, живущих недолго и продуцирующих много спор в первый же год. Сюда относится, например, такой известный вид, как фунария гигрометрическая (Funaria gygrometrica), произрастающая на заброшенных кострищах.
- «Колонисты»– группа видов, легко заселяющих свежие субстраты сомкнутыми колониями, долго живущих и спороносящих на 2–3-й год. Примером являются такие распространенные мхи, как бриум серебристый (Bryum argenteum) и цератодон пурпурный(Ceratodon purpureus), являющиеся пионерами открытых местообитаний.
- «Ежегодные странники»– группа видов, каждый год вырастающих в новом месте. Вырастая в данный год в одном месте, они продуцируют споры, а вегетативные их части исчезают из этого местообитания. На следующий год они вырастут там, куда попали их споры. К этой группе относятся очень мелкие мхи, такие как псевдоэфемерум (Pseudephemerum nitidum) илипоттия (Pottia cruda).
- «Кратковременные странники»– группа видов, способных несколько лет произрастать в одном месте, спороносят на 2–3-й год, мигрируют так же, как виды предыдущей группы. Очень немногочисленная группа. Сюда относится лишь несколько видов Bryum.
- «Многолетние странники»– группа видов, длительно растущих на толстых стволах лиственных деревьев, спороносящих через каждые 2–3 года, медленно растущих и не исчезающих из местообитания, пока не исчезнет субстрат, на котором они растут (например, пока не упадет дерево). Сюда относятся эпифитные мхи широколиственных лесов – неккера (Neckera),леукодон (Leucodon), ортотрихум (Orthotrichum).
- «Оседлые долгожители»– наиболее многочисленная группа. К ней относятся почти все широко распространенные лесные и болотные виды мхов (Sphagnum, Drepanocladus, Pleurozium и др.). Отличаются тем, что растут сплошными коврами неопределенно долго в одном и том же месте, редко спороносят.
Значение мохообразных
В наше время, когда человек наконец понял все значение поддержания разнообразия окружающей нас природы, необходимо сохранять и изучать не только экзотические и редкие виды фауны и флоры, но и более обычные, часто даже не сразу заметные глазом.
Экологическая роль мохообразных часто заключается в закреплении почвы, препятствии ее эрозии. Они занимают уникальную экологическую нишу, недоступную многим сосудистым растениям. Они служат пищей и домом для почвенных беспозвоночных и грибов, без которых невозможны разложение отмершей органики и круговорот веществ. Влагоемкая подстилка из мхов в сухих местообитаниях выполняет функцию «промокашки», задерживающей некоторое количество влаги, не дающей ей просочиться сквозь почву, как сквозь сито, и способствующей, таким образом, прорастанию семян других растений. Мхи способны переживать неблагоприятные условия в состоянии анабиоза и восстанавливать свои жизненные функции через месяцы и даже годы. Эту их способность можно и нужно использовать, в частности, для реинтродукции в местообитания, из которых они исчезли по тем или иным причинам.
Как размножаются мхи?
Двухэтапный жизненный цикл мхов начинается со споры, выброшенной из спорогония родительского растения. Из споры вырастает ветвящаяся зеленая нить, на которой появляются почки, а из них развиваются новые растения (половое поколение — гаметофит). У многих видов часть этих растений — мужские, образующие сперматозоиды, а часть — женские, образующие яйцеклетки. Зрелый сперматозоид, плавая в капле росы или другой влаги, добирается до ближайшего женского растения и оплодотворяет яйцеклетку. Из оплодотворенной яйцеклетки на женском растении вырастает крохотное спорообразующее растение (спорофит) — спороносная коробочка на тонкой ножке. Когда споры созреют, этот двухэтапный цикл повторится снова.
Где растут мхи?
Хотя мхи и могут показаться нежными и слабыми, в действительности они весьма выносливы. Различные виды мхов встречаются на берегах Северного Ледовитого океана, в тропиках и в Антарктиде. Но большинство мхов предпочитает влажные тенистые места и умеренный климат. В лесах они часто образуют толстые мягкие подушки, полностью покрывающие лесную почву и гниющие стволы деревьев.
Одни виды мхов растут только на кислых почвах, другие — только на щелочных. А третьи обитают лишь по соседству с месторождениями меди и могут указывать залежи медных руд.
Еще один вид — светящийся мох — растет только в пещерах, в углублениях под корнями деревьев и в других таких же, плохо освещенных местах. У него имеются особые клетки, напоминающие крохотные линзы. Слабый свет, который они могут уловить, фокусируется на хлоропластах, осуществляющих фотосинтез. В полумраке этот мох как бы светится золотисто-зеленым светом, но это не его собственный, а лишь отраженный свет.
Действительно ли мхи растут только на северной стороне деревьев?
Герои народных легенд, заблудившись в лесу, находят путь к спасению, используя мох в качестве природного компаса, указывающего на север. В самом деле, мох обычно лучше растет на северной стороне древесных стволов, поскольку она, как правило, более тенистая и влажная. Однако рост его зависит и от других факторов, например от присутствия по соседству других деревьев, так что, вообще говоря, мох можно обнаружить с любой стороны дерева. Поэтому, хотя растущий на деревьях мох часто действительно указывает верное направление, его отнюдь нельзя считать вполне надежным компасом.
Способны ли мхи переносить засуху?
Мхи влаголюбивы, но многие виды мхов вполне могут пережить и продолжительную засуху. Они способны запасать в своих клетках воду и существовать за счет этих резервов в первые несколько дней или даже недель засухи. Когда запасы воды истощаются, они просто переходят в состояние покоя. Листочки их скручиваются, и испарение оставшейся влаги прекращается. Все растение съеживается, буреет и выглядит погибшим. Но искра жизни в нем тлеет. И с приходом дождей оно снова становится зеленым и свежим практически за одну ночь.
Когда «мох» мхом не является?
С давних времен многие растения именуются мхом, хотя они не имеют к нему никакого отношения. Ирландский мох, например, — это съедобная водоросль, жесткие пучки которой растут в прибрежной зоне северных морей, а исландский мох — один из видов лишайника (из которого когда-то готовили нечто вроде хлеба). Олений мох, еще один вид лишайника, — основная пища северных оленей и карибу на Крайнем Севере. Из всех этих «мхов» меньше всего оправдывает свое название испанский мох, свисающий сероватыми фестонами с ветвей деревьев на юго-востоке Северной Америки. Хотя у него очень мелкие цветки, тем не менее это — цветковое растение, принадлежащее к Семейству ананасных.
Полезны ли мхи человеку?
Мхи играют важную роль в формировании почв, на которых смогут затем укорениться другие растения. Покрывая почву своими дерновинками, мхи защищают ее от эрозии, а отмирая, и сами становятся частью почвы.
Что же касается непосредственной пользы для человека, то таких примеров немного. Например, некоторые виды мхов традиционно считаются лучшим натуральным материалом для набивания матрасов.
В Лапландии мхом выстилают колыбельки, подобно тому, как птицы выстилают им свои гнезда. В некоторых странах мхом конопатят бревенчатые срубы. А в Японии можно встретить сады, единственное украшение которых мхи.
В наше время коммерческую ценность имеет только сфагнум, или торфяной мох. Большинство садоводов хорошо знакомы с этим видом мха. Используя прекрасную способность этого мха впитывать влагу, а сфагнум способен удерживать количество воды, в 20 раз превышающее его собственный вес, компании, рассылающие растения почтой, часто обкладывают им корни растений. Измельченный торфяной мох добавляют также в садовую почву для улучшения ее структуры.
Реферат
По биологии на тему «Мхи»
Выполнил: Дмитерко Дима
